一種基于步態(tài)分析的智能手機(jī)用戶身份驗(yàn)證系統(tǒng)

比勒陀利亞大學(xué)和香港城市大學(xué)的一組研究人員最近開發(fā)了一種基于步態(tài)分析的連續(xù)智能手機(jī)用戶認(rèn)證系統(tǒng)。該系統(tǒng)在IEEE工業(yè)電子學(xué)會(huì)第 44 屆年會(huì)上發(fā)表的論文中概述，利用設(shè)備預(yù)先存在的硬件，根據(jù)他們的步態(tài)模式對(duì)智能手機(jī)用戶進(jìn)行身份驗(yàn)證。

術(shù)語“步態(tài)”是指通過在行走或跑步時(shí)移動(dòng)肢體而實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)模式。研究發(fā)現(xiàn)，步態(tài)模式在人與人之間存在很大差異，步態(tài)分析可以用于生物識(shí)別身份驗(yàn)證。

現(xiàn)有的生物識(shí)別步態(tài)識(shí)別工具可以分為三大類：基于機(jī)器視覺，基于地板傳感器和基于可穿戴傳感器的方法。在基于機(jī)器視覺的步態(tài)識(shí)別中，系統(tǒng)使用相機(jī)來獲取數(shù)據(jù)，然后使用圖像處理技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析。

另一方面，基于地板傳感器的步態(tài)識(shí)別系統(tǒng)通過墊子工作，該墊子可以測(cè)量與人的步伐相關(guān)聯(lián)的力和速度。最后，基于可穿戴傳感器的步態(tài)識(shí)別系統(tǒng)使用具有傳感器的可穿戴設(shè)備，例如加速度計(jì)，陀螺儀傳感器和力傳感器，來檢測(cè)和記錄步態(tài)活動(dòng)。

研究人員在他們的論文中寫道：“本文介紹了智能手機(jī)用戶認(rèn)證系統(tǒng)的開發(fā)，該系統(tǒng)利用了該設(shè)備已有的硬件。” “身份驗(yàn)證基于智能手機(jī)用戶的步態(tài)模式，這是一種生物識(shí)別功能。”

比勒陀利亞大學(xué)和香港城市大學(xué)的研究人員團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于傳感器的可穿戴式步態(tài)識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用智能手機(jī)的預(yù)先存在的硬件，特別是其加速度計(jì)。如今，大多數(shù)智能手機(jī)都內(nèi)置了加速度計(jì)，可以檢測(cè)用戶的步態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)。

研究人員設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不需要任何額外的硬件來運(yùn)行，因此升級(jí)現(xiàn)有智能手機(jī)不需要額外的成本。它的工作原理是不斷分析智能手機(jī)內(nèi)置加速度計(jì)收集的步態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)，并在檢測(cè)到步態(tài)模式發(fā)生異常變化時(shí)通過電子郵件通知智能手機(jī)擁有者。

“如果認(rèn)證結(jié)果是肯定的，那么認(rèn)證過程將在后臺(tái)不間斷地繼續(xù)進(jìn)行，”研究人員在他們的論文中解釋說。“如果驗(yàn)證失敗，則應(yīng)將設(shè)備的位置信息發(fā)送到預(yù)定的電子郵件地址，以通知授權(quán)用戶該設(shè)備的位置。”

研究人員提出的基于步態(tài)的認(rèn)證方法包括傳感器數(shù)據(jù)采集單元，預(yù)處理單元，分類算法和評(píng)估系統(tǒng)。智能手機(jī)的內(nèi)置加速度計(jì)不斷獲取由預(yù)處理單元預(yù)處理的步態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)，然后通過動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整(DTW)算法和前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(FFNN)進(jìn)行分析，該網(wǎng)絡(luò)對(duì)用戶進(jìn)行身份驗(yàn)證。

在首次檢測(cè)到未經(jīng)授權(quán)的訪問的一分鐘內(nèi)，系統(tǒng)向智能手機(jī)所有者發(fā)送電子郵件通知，其中包括設(shè)備最后已知位置的時(shí)間戳。這可以幫助用戶在意外放錯(cuò)位置或丟失智能手機(jī)時(shí)檢索他們。

在初步評(píng)估中，這種基于步態(tài)的新認(rèn)證系統(tǒng)的靈敏度為0.74，特異性為0.78。雖然這些結(jié)果令人鼓舞，但研究人員需要進(jìn)一步開發(fā)該系統(tǒng)才能在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中成功應(yīng)用。

研究人員寫道：“雖然擬議方案的表現(xiàn)很有希望，但確實(shí)需要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，以使該系統(tǒng)變得切實(shí)可行。”